气源装置及气动元件课件综述

华中科技大学 气源装置及气动元件 华中科技大学 n气动系统由下面几种元件及装置组成 n气源装置 压缩空气的发生装置以及压缩空 气的存贮、净化的辅助装置。它为系统提供 合乎质量要求的压缩空气。 n执行元件 将气体压力能转换成机械能并完 成做功动作的元件，如气缸、气马达。 n控制元件 控制气体压力、流量及运动方向 的元件，如各种阀类；能完成一定逻辑功能 的元件，即气动逻辑元件；感测、转换、处 理气动信号的元器件，如气动传感器及信号 处理装置。 n气动辅件 气动系统中的辅助元件，如消声 器、管道、接头等。 华中科技大学 气源装置 n气源装置为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，是气动 系统的重要组成部分。 n气动系统对压缩空气的主要要求：具有一定压力和流量，并具有 一定的净化程度。 n气源装置由以下四部分组成 n气压发生装置空气压缩机； n净化、贮存压缩空气的装置和设备； n管道系统； n气动三大件。 华中科技大学 § 气压发生装置 §空气压缩机将机械能转化为气体的压力能，供 气动机械使用。 §空气压缩机的分类 分容积型和速度型。 §常用往复式容积型压缩机，一般空压机为中压，额 定排气压力1MPa； §低压空压机排气压力0.2MPa； §高压空压机排气压力10MPa。 §空气压缩机的选用原则 依据是气动系统所需 要的工作压力和流量两个参数。 n空压机输出流量 qVn(qVn0+qVn1)/(0.70.8) nqVn0 配管等处的泄漏量 nqVn1 工作元件的总流量 华中科技大学 § 压缩空气的净化装置和设备 §气动系统对压缩空气质量的要求：压缩空气要具有一定压力和足 够的流量，具有一定的净化程度。不同的气动元件对杂质颗粒的 大小有具体的要求。 混入压缩空气中的油分、水分、灰尘等杂质会产生不良影响： § 混入压缩空气的油蒸汽可能聚集在贮气罐、管道等处形成易 燃物，有引起爆炸的危险，另一方面润滑油被汽化后会形成 一种有机酸，对金属设备有腐蚀生锈的作用，影响设备受命 。 § 混在压缩空气中的杂质沉积在元件的通道内，减小了通道面 积，增加了管道阻力。严重时会产生阻塞，使气体压力信号 不能正常传递，使系统工作不稳定甚至失灵。 § 压缩空气中含有的饱和水分，在一定条件下会凝结成水并聚 集在个别管段内。在北方的冬天，凝结的水分会使管道及附 件结冰而损坏，影响气动装置正常工作。 § 压缩空气中的灰尘等杂质对运动部件会产生研磨作用，使这 些元件因漏气增加而效率降低，影响它们的使用寿命。 §因此必须要设置除油、除水、除尘，并使压缩空气干燥的提高压 缩空气质量、进行气源净化处理的辅助设备。 华中科技大学 § 压缩空气净化设备 一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器 。 § 后冷却器 将空气压缩机排出具 有140170的压缩空气降至 4050，压缩空气中的油雾 和水气亦凝析出来。冷却方式有水 冷和气冷式两种。 § 油水分离器 主要利 用回转离心、撞击、水 浴等方法使水滴、油滴 及其他杂质颗粒从压缩 空气中分离出来。 华中科技大学 §贮气罐的主要作用是贮存 一定数量的压缩空气，减 少气流脉动，减弱气流脉 动引起的管道振动，进一 步分离压缩空气的水分和 油分。 § 干燥器的作用是进一步除去压缩 空气中含有的水分、油分、颗粒杂 质等，使压缩空气干燥，用于对气 源质量要求较高的气动装置、气动 仪表等。主要采用吸附、离心、机 械降水及冷冻等方法。 华中科技大学 § 管道系统和气动三大件 §气动三大件：分水过滤器， 减压阀，油雾器 § 管道系统布置原则 华中科技大学 § 气动三大件 §气动三大件是压缩空气质量的最后保证 。 §分水过滤器 作用是除去空气中的灰尘 、杂质，并将空气中的水分分离出来。 § 原理：回转离心、撞击， § 性能指标：过滤度、水分离率、滤灰 效率、流量特性 §油雾器 特殊的注油装置。 § 原理 当压缩空气流过时，它将润滑 油喷射成雾状，随压缩空气流入需要的 润滑部件，达到润滑的目的。 § 性能指标：流量特性、起雾油量 §减压阀 起减压和稳压作用。 §气动三大件的安装连接次序：分水过滤 器、减压阀、油雾器。多数情况下，三 件组合使用，也可以少于三件，只用一 件或两件。 注意改正图中错误 华中科技大学 气动辅件 n消声器 n气缸、气阀等工作时排气速度较高，气体体积急剧膨胀 ，会产生刺耳的噪声。噪声的强弱随排气的速度、排气 量和空气通道的形状而变化。排气的速度和功率越大， 噪声也越大，一般可达100120dB，为了降低噪声在 排气口要装设消声器。 n消声器是通过阻尼或增加排气面积来降低排气的速度和 功率，从而降低噪声的。 n消声器的类型：吸收型；膨胀干涉型；膨胀干涉吸收性 。 n管道连接件 包括管子和各种管接头。 n管子可分为硬管和软管。 一些固定不动的、不需要经常装拆的地方使用硬管；连接运动部件、希望装拆方便的管路用软管。常用的是紫铜管和尼龙管。 n管接头分为卡套式、扩口螺纹式、卡箍式、插入快换式等。 华中科技大学 气动执行元件 § 普 通 气 缸 § 膜片气缸是一种用压缩空气推动 非金属膜片作往复运动的气缸，可 以是单作用式，也可以是双作用式 。适用于气动夹具、自动调节阀及 短行程工作场合。 气动执行元件是将压缩空气的压力能转换为机械能的装置。 包括气缸和气马达。实现直线运动和做功的是气缸；实现旋转运 动和做功的是气马达。 § 气缸的分类及典型结构 华中科技大学 §无杆气缸 §原理 铝制缸筒2 沿轴向方向开 槽，为防止内部压缩空气泄漏和 外部杂物侵入，槽被内部抗压密 封件4 和外部防尘密封件7 密封， 塑料的内外密封件互相夹持固定 着。无杆活塞3 两端带有唇型密 封圈，活塞两端分别进、排气， 活塞将在缸筒内往复移动。通过 缸筒槽的传动舌片5，该运动被传 递到承受负载的导架6 上。此时 ，传动舌片将密封件4、7挤开， 但它们在缸筒的两端仍然是互相 夹持的。因此传动舌片与导架组 件在气缸上移动时无压缩空气泄 漏。 § 特点 由于独特的设计，该气缸只需要较小的安装空间。 § 组成 由缸筒2，防尘和抗压密封件7、4，无杆活塞3，左右端盖1 ， 传动舌片5，导架6等组成。 华中科技大学 § 冲击气缸 由缸筒、活塞和固定在缸筒上的中盖组成，中盖上有一喷嘴。它能 产生相当大的冲力，可以充当冲床使用。整个工作过程分为三个阶段 ： § 复位段 气源由孔A 供气，孔B 排气，活塞上升至密封垫封住喷 嘴，气缸上腔成为密封的储气腔。 § 储能段 气源改由孔B 进气，孔A 排气。由于上腔气压作用在喷 嘴上面积较小，而下腔气压作用面积大，故使上腔贮存很高的能 量。 § 冲击段 上腔压力继续升高，下腔压力继续降低，当上下腔压 力比大于活塞与喷嘴面积比时，活塞离开喷嘴，上腔气体迅速充 入活塞与中盖间的空间。活塞将以极大的加速度向下运动。气体 的压力能转换为活塞的动能，产生很大的冲击力。 华中科技大学 § 气缸的工作特性 §气缸的速度 在运动过程中气缸活塞的速度是变化的，通常说气缸速 度是指活塞平均速度。 §气缸的理论输出力 其计算公式与液压缸相同。 §气缸的效率和负载率 气缸实际所能输出的力受摩擦力的影响，其影响程度用 气缸效率表示，与缸径D和工作压力p有关，D增大、p提 高，增大，一般在0.70.95之间。 在研究气缸性能和确定缸径时，常用到负载率的概念 ，定义（气缸实际负载F/气缸理论输出力F0） 。的 选取与气缸的负载性质及运动速度有关 §气缸的耗气量 指气缸在往复运动时所消耗的压缩空气量，其大小与气 缸性能无关，是选择空压机排量的重要依据。 华中科技大学 § 气马达 § § § § 气动马达的特点和应用气动马达的特点和应用 § § 可无级调速；可无级调速； § § 可双向旋转；可双向旋转； § § 有过载保护作用，过载时转速降低或停转有过载保护作用，过载时转速降低或停转 ； § § 具有较高的启动转矩，可直接带负载启动具有较高的启动转矩，可直接带负载启动 ； § § 输出功率相对较小，转速范围较宽；输出功率相对较小，转速范围较宽； § § 耗气量大，效率低，噪声大；耗气量大，效率低，噪声大； § § 工作可靠，操作方便。工作可靠，操作方便。 § § 气动马达在使用中必须得到良好的润滑气动马达在使用中必须得到良好的润滑 § § 叶片式气马达的工作原理及特性叶片式气马达的工作原理及特性 叶片式气马达的工作原理与叶片式液压 马达相似。特性曲线最大特点是具有软特特性曲线最大特点是具有软特 性：当气压不变时，它的转矩、转速、功性：当气压不变时，它的转矩、转速、功 率均随着外负载的变化而变化。率均随着外负载的变化而变化。 华中科技大学 气动控制阀 §压力控制阀 n减压阀气动三大件之一，用于 稳定用气压力。 n溢流阀只作安全阀用。 n顺序阀由于气缸（马达）的软 特性，很难用顺序阀实现两个执 行元件的顺序动作 § 流量控制阀 用于控制执行 元件运动速度。 § 节流阀 § 单向节流阀 § 排气节流阀 华中科技大学 n方向控制阀： n换向阀 §气压控制换向阀（加 压控制、泄压控制、 差压控制） §电磁控制换向阀，电 、气控制换向阀 §机械控制换向阀 §人力控制换向阀 § 单向阀 § 梭阀 两个单向阀的组合，相当于 “或门”。 § 快速排气阀 华中科技大学 产品图片 华中科技大学